摩擦磨損是自然界的一種普遍現(xiàn)象。摩擦是兩配合表面之間由于微區(qū)接觸而產(chǎn)生的原子或分子間的相互作用所引起的阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象；而磨損是指兩配合表面的物質(zhì)由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而不斷損失的現(xiàn)象。只要存在物體表面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就必然會(huì)出現(xiàn)摩擦，有摩擦就必然伴隨著磨損，可產(chǎn)生磨損的工作條件包括滑動(dòng)、微振、沖擊、擦傷、侵蝕等。但由于磨損原因的復(fù)雜性和磨損類型的不確定性，在進(jìn)行涂層選擇時(shí)，需要分析清楚零部件的工作環(huán)境。采用熱噴涂技術(shù)可以增大軟基體或已經(jīng)發(fā)生磨損的基體的性能。
一般來(lái)說(shuō)，與同類材料的鑄造或鍛造結(jié)構(gòu)相比，熱噴涂涂層結(jié)構(gòu)具有更高的性能。這是由于在熱噴涂過(guò)程中粒子經(jīng)受高速淬火以后，形成了具有一定孔隙的特殊結(jié)構(gòu)，在金屬涂層中，變形粒子周圍還會(huì)形成少量氧化物。涂層所具有的微觀孔隙結(jié)構(gòu)不僅有利于零件表面潤(rùn)滑膜的保持，而且能夠容納磨損產(chǎn)生的碎屑，對(duì)提高零件表面的性能有利。
根據(jù)摩擦表面的磨損過(guò)程及其破壞機(jī)理，可將磨損分為磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損、微動(dòng)磨損、沖蝕磨損和高溫磨損，高溫磨損實(shí)質(zhì)上是粘著磨損和磨料磨損的綜合。
1.涂層性能要求
對(duì)涂層的要求取決于涂層與基體材料的力學(xué)匹配性、化學(xué)匹配性、施加載荷的方向和大小以及涂層本身的性能。根據(jù)涂層的應(yīng)用不同，涂層硬度、化學(xué)穩(wěn)定性、涂層屈服強(qiáng)度、抗裂紋生核與長(zhǎng)大的能力等因素都影響涂層的性能。
（1）涂層結(jié)合強(qiáng)度要求。
對(duì)涂層的要求就是確保涂層與基體有足夠的結(jié)合強(qiáng)度，為此，基體材料與涂層材料的選擇與設(shè)計(jì)應(yīng)以確保涂層牢固結(jié)合為前提。
1）基體應(yīng)無(wú)變形。當(dāng)涂層用于高負(fù)荷工況時(shí)，基體應(yīng)有足夠的硬度和屈服強(qiáng)度，以支承涂層不發(fā)生變形。
2）涂層與基體材料的彈性模量匹配性。 在彈性應(yīng)變情況下，如果涂層與基體的彈性模量不匹配，在負(fù)載時(shí)就會(huì)在涂層與基體的界面處產(chǎn)生陡變式的應(yīng)力。若涂層的剛性大于基體，涂層中的應(yīng)力就會(huì)增大。隨著載荷和涂層與基體的彈性模量差別增大，應(yīng)力增大
3）涂層與基體材料的剛性匹配。要使硬質(zhì)涂層具有較長(zhǎng)的使用壽命，涂層與基體材料的剛性應(yīng)有合理的匹配。如果在剛性小的基體材料上沉積剛性高的涂層。由于剛性不匹配，就會(huì)使涂層中的拉應(yīng)力增大，導(dǎo)致在涂層中形成裂紋并波及到基體，從而引起涂層發(fā)生早期破壞。
4）熱膨脹系數(shù)的匹配性。如果涂層與基體材料的熱膨脹系數(shù)不匹配，就會(huì)因體積變化而產(chǎn)生應(yīng)力。通常，涂層與基體相比是很薄的，因此，基體的熱膨脹基本上不受涂層熱膨脹的影響，而涂層的熱膨脹則強(qiáng)烈的受到基體熱膨脹的影響。涂層與基體由于熱膨脹不匹配而產(chǎn)生的熱應(yīng)力基本上都集中在涂層中。熱膨脹系數(shù)差別越大，涂層中的應(yīng)力就會(huì)越大，產(chǎn)生裂紋甚至剝落的傾向性就越大。這就是許多涂層尚未遭受嚴(yán)重磨損就發(fā)生過(guò)早剝落失效的主要原因之一。
5）涂層與基體材料之間的親和力。涂層與基體之間的親和力即化學(xué)結(jié)合能力直接影響涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度。通常，一種化合物在另一種化合物中的固溶度低時(shí)，它們之間的結(jié)合強(qiáng)度也弱。只有當(dāng)涂層與基體之間具有大的化學(xué)親和力而又不會(huì)產(chǎn)生脆性界面相時(shí)，涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度才大，才能充分發(fā)揮涂層的作用。
一般來(lái)說(shuō)，與同類材料的鑄造或鍛造結(jié)構(gòu)相比，熱噴涂涂層結(jié)構(gòu)具有更高的性能。這是由于在熱噴涂過(guò)程中粒子經(jīng)受高速淬火以后，形成了具有一定孔隙的特殊結(jié)構(gòu)，在金屬涂層中，變形粒子周圍還會(huì)形成少量氧化物。涂層所具有的微觀孔隙結(jié)構(gòu)不僅有利于零件表面潤(rùn)滑膜的保持，而且能夠容納磨損產(chǎn)生的碎屑，對(duì)提高零件表面的性能有利。
根據(jù)摩擦表面的磨損過(guò)程及其破壞機(jī)理，可將磨損分為磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損、微動(dòng)磨損、沖蝕磨損和高溫磨損，高溫磨損實(shí)質(zhì)上是粘著磨損和磨料磨損的綜合。
1.涂層性能要求
對(duì)涂層的要求取決于涂層與基體材料的力學(xué)匹配性、化學(xué)匹配性、施加載荷的方向和大小以及涂層本身的性能。根據(jù)涂層的應(yīng)用不同，涂層硬度、化學(xué)穩(wěn)定性、涂層屈服強(qiáng)度、抗裂紋生核與長(zhǎng)大的能力等因素都影響涂層的性能。
（1）涂層結(jié)合強(qiáng)度要求。
對(duì)涂層的要求就是確保涂層與基體有足夠的結(jié)合強(qiáng)度，為此，基體材料與涂層材料的選擇與設(shè)計(jì)應(yīng)以確保涂層牢固結(jié)合為前提。
1）基體應(yīng)無(wú)變形。當(dāng)涂層用于高負(fù)荷工況時(shí)，基體應(yīng)有足夠的硬度和屈服強(qiáng)度，以支承涂層不發(fā)生變形。
2）涂層與基體材料的彈性模量匹配性。 在彈性應(yīng)變情況下，如果涂層與基體的彈性模量不匹配，在負(fù)載時(shí)就會(huì)在涂層與基體的界面處產(chǎn)生陡變式的應(yīng)力。若涂層的剛性大于基體，涂層中的應(yīng)力就會(huì)增大。隨著載荷和涂層與基體的彈性模量差別增大，應(yīng)力增大
3）涂層與基體材料的剛性匹配。要使硬質(zhì)涂層具有較長(zhǎng)的使用壽命，涂層與基體材料的剛性應(yīng)有合理的匹配。如果在剛性小的基體材料上沉積剛性高的涂層。由于剛性不匹配，就會(huì)使涂層中的拉應(yīng)力增大，導(dǎo)致在涂層中形成裂紋并波及到基體，從而引起涂層發(fā)生早期破壞。
4）熱膨脹系數(shù)的匹配性。如果涂層與基體材料的熱膨脹系數(shù)不匹配，就會(huì)因體積變化而產(chǎn)生應(yīng)力。通常，涂層與基體相比是很薄的，因此，基體的熱膨脹基本上不受涂層熱膨脹的影響，而涂層的熱膨脹則強(qiáng)烈的受到基體熱膨脹的影響。涂層與基體由于熱膨脹不匹配而產(chǎn)生的熱應(yīng)力基本上都集中在涂層中。熱膨脹系數(shù)差別越大，涂層中的應(yīng)力就會(huì)越大，產(chǎn)生裂紋甚至剝落的傾向性就越大。這就是許多涂層尚未遭受嚴(yán)重磨損就發(fā)生過(guò)早剝落失效的主要原因之一。
5）涂層與基體材料之間的親和力。涂層與基體之間的親和力即化學(xué)結(jié)合能力直接影響涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度。通常，一種化合物在另一種化合物中的固溶度低時(shí)，它們之間的結(jié)合強(qiáng)度也弱。只有當(dāng)涂層與基體之間具有大的化學(xué)親和力而又不會(huì)產(chǎn)生脆性界面相時(shí)，涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度才大，才能充分發(fā)揮涂層的作用。
